Microprocesadores

Arquitectura del sistema. Bus BIU. Registros internos. UAL (Unidad Aritmético-Lógica). Flags. Instrucciones. Interrupciones. Modos de direccionamiento

  • Enviado por: Loco 2001
  • Idioma: castellano
  • País: Argentina Argentina
  • 16 páginas
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MICROPROCESADORES

CUESTIONARIO

  • ¿Qué es un microprocesador? ¿Qué función cumple? ¿De qué está formado?

  • ¿Qué es memoria CACHE? ¿Cuántas hay? ¿Dónde están físicamente instaladas? ¿Qué nombre recibe? ¿Qué tipo de información o programa almacena?

  • ¿Qué función cumple la unidad de control?

  • ¿Qué proceso realiza la unidad aritmético-lógica? ¿Y de que están echas?

  • ¿En qué año aparecen las primeros procesadores INTEL?

  • ¿En que unidad se mide la velocidad de procesamiento? ¿A cuántos ciclos por segundo equivale esa unidad?

  • ¿Qué dispositivo controla la velocidad del microprocesador?

  • ¿Qué es registro interno?

  • ¿Qué es un coprocesador matemático? ¿Cuál es su función? ¿En qué modelo de procesador INTEL aparecieron integrados?

  • ¿Qué es el modo operativo en un procesador? ¿Cuántos hay?

  • Realiza la siguiente tabla:

  • Modelo de procesador

    Tamaño del registro interno

    Velocidad de procesamiento

    Modos operativos

    INTEL 8088

    8 bits

    5 MHz._8 MHz.

    Modo real

    INTEL 8086

    16 bits

    5MHz_8MHz_10MHz.

    Modo virtual o real

    INTEL 80286

    16 Bits

    8MHz._10MHz._12MHz

    Modo real y protegido

    INTEL 80386 DX

    32 Bits

    16MHz._20MHz._25MHz.

    33MHz.

    Modo protegido

    INTEL 80386 SX

    16 Bits

    16MHz._20MHz.

    Modo 8086 virtual

    INTEL 80486 DX

    32 Bits

    25MHz._33MHz._50MHz.

    Modo real, protegido y virtual

    INTEL 80426 SX

    32 Bits

    16MHz._20MHz._25MHz.

    33MHz.

    Modo real, protegido y virtual

    INTEL Pentium I

    32 Bits

    64 Bits

    60MHz._66MHz._75MHz.

    90MHz._100MHz._120MHz.

    133MHz._150MHz._ 166MHz._200MHz.

    Modo virtual

    INTEL Pentium II

    32 Bits 64 Bits

    233MHz._266MHz._ 300MHz._333MHz_ 450MHz

    Modo virtual

    INTEL Pentium III

    64 Bits

    450MHz._500MHz_550MHz.

    600MHz._650MHz_700MHz.

    750MHz_800MHz._850MHz.

    900MHz_933MHz_1 Ghz

    Modo virtual

    INTEL Pentium IV

    128 Bits

    1.4 Ghz

    Modo virtual

  • ¿Qué es un procesador multimedia? ¿Qué diferencia importante tiene en su procesador tradicional?

  • ¿Qué diferencia existe entre un procesador PENTIUM PURO y un PENTIUM CELERON?

  • RESPUESTAS

  • Microprocesador

    Se denomina microprocesador a un circuito integrado semiconductor formado por transistores que permiten o cierran el paso, de forma lógica, a una serie de señales eléctricas. El microprocesador está compuesto por la unidad de control, la unidad aritmético-lógica y un grupo de registros. Es característico del microprocesador el poseer un alto grado de integración, siendo capaz de ejecutar algorítmicamente una serie de instrucciones.

    El microprocesador efectúa la ejecución de las instrucciones de forma secuencial, excepto cuando la propia instrucción le ordene la alteración de la secuencia. El microprocesador va a poder controlar las distintas unidades del sistema informático que permitirán la comunicación con el exterior de la computadora y la memoria de ésta, donde se almacenarán los datos.

    El microprocesador, o simplemente el micro, es el cerebro del ordenador. Es un chip, un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles (o millones) de elementos llamados transistores, cuya combinación permite realizar el trabajo que tenga encomendado el chip.

    A veces al micro se le denomina "la CPU" (Central Process Unit, Unidad Central de Proceso), aunque este término tiene cierta ambigüedad, pues también puede referirse a toda la caja que contiene la placa base, el micro, las tarjetas y el resto de la circuitería principal del ordenador.

    La velocidad de un micro se mide en megahertzios (MHz) o gigahertzios (1 GHz = 1.000 MHz).

    Funciones

    Los microprocesadores tienen, principalmente, dos tipos de funciones en la actualidad:

    - Como Circuito Físico Programable. Un microprocesador permite sustituir a los viejos subsistemas de componentes físicos (válvulas) o de circuitería cableada (mazos de cables que conectan diferentes componentes en equipos electrónicos, industriales, etc.) dentro de sistemas informáticos más complejos.

    La capacidad de programación que caracteriza a los microprocesadores permite una mayor potencia y versatilidad de estos subsistemas con respecto a los anteriormente utilizados. En la actualidad se están utilizando los "viejos" chips 8086 como base para subsistemas de tarjetas gráficas.

    - Como Procesador Central de una Computadora es el motor de la Unidad Central de Proceso, encargándose de:

    1.- Manejar la memoria.

    2.- Controlar el flujo de información en el sistema informático.

    3-. Realizar las operaciones básicas sobre los datos

    ¿De qué está formado?

    Esta formado de un material llamado silicio, es un elemento semimetálico, el segundo elemento más común en la Tierra después del oxígeno. Se prepara en forma de polvo amorfo amarillo pardo o de cristales negros-grisáceos. Se obtiene calentando sílice, o dióxido de silicio (SiO2), con un agente reductor, como carbono o magnesio, en un horno eléctrico. El silicio cristalino tiene una dureza de 7, suficiente para rayar al vidrio, de dureza de 5 a 7. El silicio tiene un punto de fusión de 1.410 °C, un punto de ebullición de 2.355 °C y una densidad relativa de 2,33. Su masa atómica es 28,086.

    Microprocesadores

    En un micro podemos diferenciar diversas partes:

    • el encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo por oxidación con el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplarán a su zócalo o a la placa base.

    • la memoria caché: una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a mano ciertos datos que previsiblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo el tiempo de espera.
      Todos los micros "compatibles PC" desde el 486 poseen al menos la llamada caché interna de primer nivel o L1; es decir, la que está más cerca del micro, tanto que está encapsulada junto a él. Los micros más modernos (Pentium III Coppermine, Athlon Thunderbird, etc.) incluyen también en su interior otro nivel de caché, más grande aunque algo menos rápida, la caché de segundo nivel o L2.

    • el coprocesador matemático: o, más correctamente, la FPU (Floating Point Unit, Unidad de coma Flotante). Parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos; antiguamente estaba en el exterior del micro, en otro chip.

    • el resto del micro: el cual tiene varias partes (unidad de enteros, registros, etc.) que no merece la pena detallar aquí.

    Por ejemplo el gráfico del procesador AMD Athlon (K7):

    Microprocesadores

  • Caché

    La caché no es sino un tipo de memoria del ordenador; por tanto, en ella se guardarán datos que el ordenador necesita para trabajar. A decir verdad, la memoria principal del ordenador (la RAM, los famosos 8, 16, 32 ó 64 "megas") y la memoria caché son básicamente iguales en muchos aspectos; la diferencia está en el uso que se le da a la caché.

    Debido a la gran velocidad alcanzada por los microprocesadores desde el 386, la RAM del ordenador no es lo suficientemente rápida para almacenar y transmitir los datos que el microprocesador (el "micro" en adelante) necesita, por lo que tendría que esperar a que la memoria estuviera disponible y el trabajo se ralentizaría. Para evitarlo, se usa una memoria muy rápida, estratégicamente situada entre el micro y la RAM: la memoria caché.

    Ésta es la baza principal de la memoria caché: es muy rápida. 5 ó 6 veces más que la RAM.

    Microprocesadores

    ¿Qué nombre recibe?

    El caché es una memoria especial, llamada memoria asociativa. Dicha memoria tiene, asociado a cada unidad de memoria, un tag, que almacena la dirección de memoria que contiene los datos que están en la unidad de memoria. Cuando se desea leer una posición de memoria mediante esta memoria asociativa, se comparan todos los tags con esta dirección. Si algún tag tiene esta dirección, se dice que hubo un acierto (cache hit en inglés) con lo que se puede leer la información asociada a ese tag. En caso contrario hay un fallo (cache miss en inglés), con lo que hay que perder un ciclo de bus para leer el dato que está en memoria externa.

    ¿Cuántas hay?

    Hay dos clases de cachés: write-through y write-back (retroescritura) (implementado solamente en los modelos write-back enhanced DX2 y write-back enhanced DX4). La diferencia entre las dos radica en el momento de escritura. Las primeras siempre escriben en la memoria principal, mientras que las otras sólo escriben cuando se llena el caché y hay que desocupar una línea. Esto último aumenta el rendimiento del sistema.

    ¿Qué tipo de información o programa almacena?

    La memoria caché de disco realiza distintas funciones: en unos casos, almacena direcciones concretas de sectores; en otros, almacena una copia del directorio y en otros, almacena porciones o extensiones del rograma o programas en ejecución.

    La caché de los Pentium II/III y Celeron

    Microprocesadores

  • La unidad de control

    La unidad de control descodifica los programas, es la parte del procesador que se encarga de controlar lo que realiza el microprocesador. El se encarga de darle la orden a la operación matemática, que es la orden que le damos a la máquina, como imprimir, etc.

    Es decir, que su función es decodificar las instrucciones leídas y da las ordenes oportunas a la unidad aritmético - lógica y a los circuitos externos. La unidad de control mantiene actualizado un contador de programas que le indica la dirección donde tiene que leer la siguiente instrucción .

    Cuando se conecta la alimentación del microprocesador , la unidad de control coloca en el contador de programa la dirección de memoria numero 0 y empieza a leer las instrucciones almacenadas a partir de este punto . Cada ves ejecuta una nueva instrucción , el contador de programa se incrementa automáticamente para señalar la siguiente, a no ser que la instrucción leída exija un salto a otra parte del programa. En este caso el controlador del programa señalará el lugar indicado por la instrucción.

  • La unidad aritmético-lógica ¿De que esta echa?

    La unidad aritmético-lógica es donde se realiza los cálculos exigidos por el programa. Se trata de un calculador capaz de realizar un reducido número de operaciones aritmético y lógicas tal vez como la suma, producto, comparación y lógico, o lógico, negación, complemento a dos, etc. Las operaciones realizadas dependen del tipo de microprocesador ya que algunos no son, por ejemplo, capaces de realizar el producto aritmético directamente, con lo que este debe programarse en una rutina en la memoria externa.

    Las operaciones aritméticas y lógicas son realizadas por el microprocesador en un registro interno llama do acumulador. El valor con el que se va a operar a de ser colocado en el acumulador mediante una instrucción anterior. Si la operación es de dos operandos, se sitúa el segundo en algún registro interno auxiliar. Seguidamente se realiza la operación deseada, cuyo resultado queda disponible en el registro acumulador, para ser empleado como mejor desee la persona que va a programarlo.

  • Historia de los Microprocesadores Intel

    Desde la aparición de los primeros microprocesadores en los inicios de la década de los setentas, todas las áreas científicas y tecnológicas han sido experimentado su más acelerado desarrollo en la historia de la humanidad. El bajo costo, confiabilidad y reducido espacio de los sistemas digitales basados en microprocesadores les han posibilitado el incursionar en aplicaciones que hasta antes de esa década se hallaban restringidas a sistemas de alto costo y considerados de alta tecnología. Las industrias de la telecomunicación, automotriz, aeronáutica, de transformación, médica y de consumo casero, así como la educación, banca, y empresas de servicios, son solo algunas de las áreas en las cuales el impacto de la electrónica digital es más evidente, ya que lo palpamos en nuestro actuar cotidiano.

    Han pasado más de 25 años desde que Intel diseñara el primer microprocesador, siendo la compañía pionera en el campo de la fabricación de estos productos, y que actualmente cuenta con más del 90 por ciento del mercado. Un tiempo en el que todo ha cambiado enormemente, y en el que desde aquel 4004 hasta el actual Pentium II hemos visto pasar varias generaciones de máquinas que nos han entretenido y nos han ayudado en el trabajo diario.

    Dicen que es natural en el ser humano querer mirar constantemente hacia el futuro, buscando información de hacia dónde vamos, en lugar de en dónde hemos estado. Por ello, no podemos menos que asombrarnos de las previsiones que los científicos barajan para dentro de unos quince años. Según el Dr. Albert Yu, vicepresidente de Intel y responsable del desarrollo de los procesadores desde el año 1984, para el año 2011 utilizaremos procesadores cuyo reloj irá a una velocidad de 10 GHz (10.000 MHz), contendrán mil millones de transistores y será capaz de procesar cerca de 100 mil millones de instrucciones por segundo. Un futuro prometedor, que permitirá realizar tareas nunca antes pensadas.

  • La velocidad de procedimiento

    La velocidad de un micro se mide en megahertzios (MHz) o gigahertzios (1 GHz = 1.000 MHz), aunque esto es sólo una medida de la fuerza bruta del micro; un micro simple y anticuado a 500 MHz puede ser mucho más lento que uno más complejo y moderno (con más transistores, mejor organizado...) que vaya a "sólo" 400 MHz. Es lo mismo que ocurre con los motores de coche: un motor americano de los años 60 puede tener 5.000 cm3, pero no tiene nada que hacer contra un multiválvula actual de "sólo" 2.000 cm3.

    El megahertz es la unidad que equivala a un millon de hercios.se utiliza para medir el ancho de la banda de un monitor y la velocidad del reloj de los microprocesadores

    ¿A cuántos ciclos por segundo equivale esa unidad?

    Esta unidad, MHz, equivale a 1 Mhz. es igual a 1.000.000 de ciclos por segundo, o sea que por ejemplo 500 MHz. es igual a 500.000.000 de ciclos por segundo.

  • ¿Qué dispositivo controla la velocidad del microprocesador?

    Los circuitos de la computadora funcionan de modo sincrónico, es decir de acuerdo con las señales de un circuito oscilador de frecuencia constante llamado reloj (clock). Todos los componentes de la computadora están de alguna manera relacionados con el reloj, realizando sus tareas en coordinación con sus impulsos. La velocidad de reloj de los microprocesadores más avanzados es de unos 300 megahercios (MHz) —unos 300 millones de ciclos por segundo—, lo que permite ejecutar unos 1.000 millones de instrucciones cada segundo.

  • ¿Qué es registro interno?

    Son los registros de memoria incluidos dentro del propio microprocesador utilizados para sus operaciones.

    El microprocesador puede tener varios registros auxiliares donde almacena datos auxiliares muy utilizados en el programa, evitándole el acceso a la memoria exterior, que haría su trabajo más lento. Algunos de estos registros auxiliares tienen utilidades determinadas como contadores o punteros, según el modelo de microprocesador.

  • Coprocesador Matemático

    El coprocesador matemático o, más correctamente, la FPU (Floating Point Unit, Unidad de coma Flotante). Parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos; antiguamente estaba en el exterior del micro, en otro chip.

    Coprocesador, en informática, procesador, diferente del microprocesador principal, que ejecuta funciones adicionales o que ayuda al microprocesador principal. El tipo de coprocesador más común es el de coma flotante, también llamado numérico o matemático, diseñado para ejecutar los cálculos numéricos más rápidamente y mejor que los microprocesadores de aplicaciones generales utilizados en los PC. Los procesadores de última generación para PC incorporan lógica de coma flotante, por lo que este tipo de componente resulta innecesario.

    Función

    El coprocesador matemático esta diseñado para que funcione en paralelo con el microprocesador. El conjunto de instrucciones incluye muchas operaciones extremadamente potentes en coma flotante.

    Cuando el microprocesador encuentre una instrucción en coma flotante, envía el código de operación necesario y direcciones de memoria de operandos al coprocesador matemático. Esto libera al microprocesador de ejecutar la siguiente instrucción, mientras el coprocesador matemático realiza simultáneamente el cálculo numérico.

    El coprocesador matemático puede hacer peticiones de acceso a memoria a través de una canal de datos dedicado permanente en el microprocesador

    ¿En qué modelo de procesador INTEL aparecieron integrados?

    El procesador de datos numérico (NDP) 8087 aumenta el juego de instrucciones del 8086/8088 mejorando su capacidad de tratamiento de números. Se utiliza como procesador paralelo junto al 8086/8088 añadiendo 8 registros de coma flotante de 80 bits así como instrucciones adicionales. Utiliza su propia cola de instrucciones para controlar el flujo de instrucciones del 8086/8088, ejecutando sólo aquellas instrucciones que le corresponden, e ignorando las destinadas a la CPU 8086/8088. El 8086/8088 deberá funcionar en modo máximo para poder acomodar el 8087. Las instrucciones del NDP 8087 incluyen un juego completo de funciones aritméticas así como un potente núcleo de funciones exponenciales, logarítmicas y trigonométricas. Utiliza un formato interno de números en coma flotante de 80 bits con el cual gestiona siete formatos exteriores.

    Como detalle constructivo, cabe mencionar que el 8087 posee 45.000 transistores y consume 3 watt.

  • ¿Qué es el modo operativo en un procesador?

    Es la manera en el que el procesador hace el trabajo.

    ¿Cuántos hay?

    Hay 3 tipos de modo son: el modo real, el modo protegido, y el modo virtual.

    Modo Real: El modo real limita a 1 megabyte la cantidad de memoria que el microprocesador puede direccionar.

    Modo protegido: puede acceder directamente a 16 megabytes de memoria. Además, protege al sistema operativo de aplicaciones que provocan fallos.

    Modo virtual: Ejercita y maneja hasta 1 GB. Es especialmente para los microprocesadores más modernos.

  • Tabla completa en el cuestionario.

  • ¿Qué es un procesador multimedia? ¿Qué diferencia importante tiene en su procesador tradicional?

    Es aquel que tiene aplicaciones de audio y video, la diferencia es que en un procesador tradicional no existen estas funciones.

    En informática, forma de presentar información que emplea una combinación de texto, sonido, imágenes, animación y vídeo. Entre las aplicaciones informáticas multimedia más corrientes figuran juegos, programas de aprendizaje y material de referencia como la presente enciclopedia.

    La mayoría de las aplicaciones multimedia incluyen asociaciones predefinidas conocidas como hipervínculos, que permiten a los usuarios moverse por la información de modo intuitivo.

    Los productos multimedia bien planteados pueden ampliar el campo de la presentación en formas similares a las cadenas de asociaciones de la mente humana. La conectividad que proporcionan los hipertextos hace que los programas multimedia no sean meras presentaciones estáticas con imágenes y sonido, sino una experiencia interactiva infinitamente variada e informativa.

    Las aplicaciones multimedia suelen necesitar más memoria y capacidad de proceso que la misma información representada exclusivamente en forma de texto. Por ejemplo, una computadora que ejecute aplicaciones multimedia tiene que tener una CPU rápida (es el elemento electrónico del ordenador que proporciona capacidad de cálculo y control). Un ordenador multimedia también necesita memoria adicional para ayudar a la CPU a efectuar cálculos y permitir la representación de imágenes complejas en la pantalla. El ordenador también necesita un disco duro de alta capacidad para almacenar y recuperar información multimedia.

  • ¿Qué diferencia existe entre un procesador PENTIUM PURO y un PENTIUM CELERON?

    El procesador celeron vendría a ser opcion varata delos procesadores intel, comparado con un Pentium puro que cuesta alrededor de $170 en cambio un procesador celeron (de las mismas características que el Pentium puro) cuesta solo $70.

    Las diferencias en cierta cantidad son razonables. Las diferencias son que por ejemplo en un procesador Celeron tiene menos microinstrucciones que el Pentium Puro, otra diferencia es que el procesador Pentium Puro posee una memoria cache interna de 256k- 512k en cambio un procesador Celeron tiene un cuarto de memoria cache en diferencia con el Pentium Puro. Por esa causa el Pentium puro levanta más temperatura que el procesador Celeron.

    EL TEMA AMPLIADO DEL TRABAJO PRACTICO DEL MICROPROCESADOR

    LOS TIPOS MICROPROCESADORES

    El Primer Microprocesador: el 4004

    El primer microprocesador diseñado como tal fue el Intel 4004. Este microprocesador fue diseñado a principios de la década de los setenta gracias a la mejora en los niveles de integración conseguidos hasta ese momento. El 4004 era un microprocesador que poseía una arquitectura interna de 4 bits que se desarrolló por Intel para cubrir una solicitud del gobierno estadounidense como sustituto de una serie de equipos que utilizaba en esos momentos. Tras realizarse las pruebas técnicas por los expertos del gobierno, el microprocesador fue rechazado por su excesiva lentitud con respecto a los requisitos solicitados. El problema que presentaba el 4004 era su dificultad de uso debido a su pequeño y complicado conjunto de instrucciones. Para compensar los gastos de investigación y desarrollo, Intel construyó una serie limitada de los nuevos microprocesadores y los entregó a varios de sus clientes para incluirlos en nuevos equipos electrónicos que se estaban desarrollando en esos momentos. El nuevo microprocesador tuvo tanto éxito comercial que Intel tuvo que aumentar la producción para cubrir las demandas realizadas por sus clientes. El 4004 fue la base tecnológica del 8080.

    8080: La Arquitectura de 8 bits

    El 8080 fue el primer microprocesador diseñado por Intel sobre una arquitectura interna de 8 bits, que en su momento era el microprocesador estándar para un pequeño sistema microinformático ya que a finales de la década de los setenta los microprocesadores de 8 bits eran los que soportaban este tipo de sistemas microinformáticos. Ha de tenerse en cuenta que a finales de los años setenta el término microcomputadora no significaba lo mismo que se entiende en la actualidad. En aquella época la microcomputadora era un aparato del tamaño del teclado actual de una computadora personal que incluía en él el microprocesador y una pequeña memoria que podía llegar, como máximo, a 64 Kb. La entrada de información en la microcomputadora se producía a través de un teclado que llevaba adosado a su superficie, y los medios de almacenamiento masivo (discos flexibles o unidades de cintas) no estaban integrados en la unidad central del sistema, conectándose a ésta a través de sus puertas de comunicaciones por medio de unos cables. Cuando IBM comenzó a planificar, en el año 1980, el lanzamiento de una computadora personal (en inglés denominada Personal Computer o PC), diseñada y construida bajo su marca, el procesador inicial sobre el que se basó la capacidad de proceso de la nueva computadora fue el 8080. El problema del 8080, dentro de la estrategia que IBM había planificado para su nuevo sistema informático, era que tenía muy poca capacidad de expansión futura, ya que su arquitectura de 8 bits no le permitía poder manejar grandes cantidades de memoria ni le dotaba de una gran capacidad de proceso. Por ello, IBM, en un momento determinado de la etapa de desarrollo, se observó que construir su nueva computadora sobre la base de un microprocesador de 8 bits era encerrarlo dentro de un mercado demasiado pequeño y que pronto se vería superado. Los técnicos de IBM previeron acertadamente que iban a dar al nuevo microsistema unas grandes posibilidades de desbancar del mercado de las microcomputadoras al resto de sus competidoras dotándole, al mismo tiempo, de unos grandes avances técnicos, así como de una mayor capacidad de expansión y, por lo tanto, de vida útil gracias a las mejoras introducidas en:

    1.- Una mayor capacidad de proceso.

    2.- Optimización en el manejo de la memoria principal.

    3.- Mejora técnica de los microprocesadores basados en la arquitectura de 16 bits con respecto a los microprocesadores de 8 bits en que se basaban el resto de los microcomputadoras. Esta fue la razón fundamental por la que IBM desechó el 8080 como pieza fundamental de la nueva computadora, pasando a negociar con Intel la posibilidad de utilizar otro procesador y, por ello, ambas empresas comenzaron a investigar con microprocesadores de la familia del 8086.

    8086: La Arquitectura de 16 bits

    El 8086 surgió, en abril de 1979, como el primer microprocesador comercial diseñado totalmente sobre una arquitectura de 16 bits y con la misión de ser la unidad central de proceso de una microcomputadora. La ventaja que suponía la utilización del 8086 a nivel de capacidad de proceso y posibilidades de expansión futura permitió a los técnicos de IBM decidirse por el cambio de arquitectura en la construcción del nuevo sistema informático. Este cambio, sin embargo, no fue sencillo y planteó dos problemas bastante importantes al departamento de investigación y desarrollo de IBM: 1. En el año 1980 existían muy pequeñas cantidades de circuitería y microcomponentes con una arquitectura de 16 bits. 2. Los costos de inclusión de estos componentes en el sistema informático eran astronómicos para el precio al que IBM pretendía poner a la venta el nuevo sistema informático, pues sólo se utilizaban en equipos electrónicos dedicados a tareas muy especializadas como aplicaciones científicas o incluso en la carrera espacial. Estos problemas originaron que la primera computadora personal no pudiera construirse con un 8086 como unidad central de proceso y retrasaron durante varios años el que las arquitecturas puras de 16 bits pudieran generalizarse en el parque informático comercial. De hecho, el 8086, aunque fue un microprocesador tecnológicamente más avanzado que el 8088, nunca fue una estrella comercial de Intel, ya que cuando se generalizaron los componentes basados en arquitecturas de 16 bits Intel ya había desarrollado otro chip mucho más potente que significó la gran revolución dentro del campo de la informática: el 80286. Pero como no se han de adelantar acontecimientos, simplemente indicar que IBM tuvo que solucionar el problema causado por la falta de componentes comercialmente asequibles basados en la arquitectura de 16 bits. La solución que ideó permitió la utilización de los componentes comerciales basados en arquitecturas de 8 bits a un microprocesador con una arquitectura interna de 16 bits utilizando un microprocesador híbrido de las dos arquitecturas en sus nuevos sistemas informáticos: el 8088.

    8088: el Híbrido 8/16 bits

    El 8088 es un microprocesador de la familia del 8086, con una arquitectura interna de 16 bits, pero que tiene la muy conveniente capacidad de poder comunicarse con componentes de arquitecturas de 8 bits, que eran los componentes para microcomputadoras más desarrollados por las empresas fabricantes en ese momento. El 8088 se convirtió en el microprocesador que iba a controlar las primeras computadoras personales de IBM. Permitió hacer un nuevo sistema informático accesible al público, con una nueva arquitectura, mucha más potencia y pudiendo utilizar componentes comunes a las microcomputadoras que en ese momento estaban operativas. La utilización de componentes electrónicos comerciales, existentes ya en ese momento en el mercado, sorprendió a los técnicos, ya que al diseñar el PC, IBM no utilizó procesadores diseñados y desarrollados por sus propios departamentos de investigación y desarrollo, como había sido su política hasta ese momento, sino que aprovechó semiconductores estándares que ya estaban siendo utilizados por la mayoría de empresas del sector de la informática. El 8088 es capaz de direccionar (manejar) 1 megabyte de memoria principal (recordemos que ENIAC, la primera computadora propiamente dicha, manejaba 4 kilobytes de memoria, unas 25 veces menos capacidad), si bien las primeras unidades de computadoras personales comercializadas por IBM tenían unos modestos 16 kilobytes de memoria en la placa base que posteriormente se ampliaron hasta los 640 kilobytes de memoria máxima capacidad de manejo de memoria del sistema operativo D.O.S. en aquellos momentos. El 8088, aunque hoy puede considerarse como un microprocesador obsoleto por sus pocas capacidades, significó una revolución dentro del mundo de la informática, siendo la base de una parte importante de todo lo que hoy es conocido como mundo actual. Finalmente, indicar que, aunque en este momento el 8088 ya esté superado prácticamente en todo el mundo para toda clase de trabajos, todavía existe una gran cantidad de tareas que se pueden realizar con él, valga como ejemplo el que este texto, antes de imprimirse, fuera escrito con un sistema informático que posee un 8088 como microprocesador central.

    80286: La Explosión de los Micros

    El 80286 fue una evolución natural del 8086. Se diseñó como un microprocesador con una arquitectura de 16 bits, pero con capacidades que le hacían muy superior a su predecesor. Con la llegada del 80286 se rompe la barrera existente en el tamaño de la memoria principal pasando del megabyte de tamaño máximo que podía direccionar el 8088. Además del aumento de velocidad de proceso en un 50 % con respecto al 8086, el 80286 supuso el origen de uno de los principales aspectos fundamentales de los actuales sistemas informáticos: la multitarea. La introducción de la multitarea en las computadoras personales supuso la posibilidad de eliminar los cuellos de botella en los procesos de entrada/salida que caracterizaban a los anteriores microprocesadores. Por otra parte, además de mejorar los procesos operativos, permitió compartir los recursos de una máquina por parte de diferentes usuarios siendo una de las bases de las actuales redes de computadoras. El 80286 tiene un modo de trabajo denominado protegido en el que, cuando se trabaja en multitarea, se evitan las interferencias entre los diferentes procesos de las distintas tareas, proporcionando aislamiento a las distintas áreas de memoria del sistema informático, que utiliza cada tarea como zona de trabajo, para evitar que las operaciones de una de las tareas que están ejecutándose conjuntamente en un mismo período de tiempo afecten a los datos de otra de las tareas en ejecución.

    80386: la Arquitectura de 32 bits

    El 80386 apareció comercialmente a finales del año 1985 y supuso la primera incursión de una microcomputadora en el campo de la arquitectura de los 32 bits. El procesador puede efectuar cálculos y operar con palabras de 32 bits frente a las palabras de 16 bits con las que operaban sus predecesores. La mayor potencia de cálculo de este microprocesador, que llegó a tener rendimientos tres veces superiores en su capacidad de proceso a los que contaba el Intel 80286, provocó un aumento de la potencia en los sistemas microinformáticos, de tal magnitud, que las computadoras basadas en este microprocesador alcanzaron prestaciones similares a las de algunas minicomputadoras. La utilización de memorias caché, que permitían mejorar el tiempo de acceso a la memoria principal del sistema informático, permitió construir la arquitectura de memoria más rápida existente hasta esos momentos. Este tipo de sistemas informáticos están indicados para mejorar el rendimiento de los procesos realizados en las oficinas, manejando tanto aplicaciones de oficina, complejas como bases de datos multiusuario instaladas en redes, hojas de cálculo, etc., así como tareas de ingeniería, o diseño, mucho más exigentes a la hora de realizar procesos informáticos. La alta capacidad de proceso de los sistemas basados en el microprocesador 80386, unida a la existencia de mejores subsistemas de almacenamiento y la posibilidad de una mayor capacidad de ampliación de los sistemas informáticos, gracias a una compatibilidad creciente entre los productos de los diferentes fabricantes comerciales, permitieron que a partir de la aparición de estos modelos de sistemas informáticos ya fuera posible la realización plena de procesos multitarea y multiusuario en el entorno microinformático. Uno de los aspectos más destacados en el aumento de potencia del 80386 es que podía llegar a manejar 4 gigabytes de memoria principal RAM con una gestión de la memoria mucho más flexible y mejorada que la de los anteriores microprocesadores; esta capacidad de manejo de memoria permite manejar grandes cantidades de información sin necesidad de acceder a los subsistemas de almacenamiento masivo. El rendimiento del 80386 podía oscilar entre los 3 y 4 mips (millones de instrucciones por segundo) y tenía la facilidad de trabajar en modo de máquina virtual, esto es, no sólo tenía la capacidad de multitarea del 80286, sino que una máquina basada en el 80386 podía trabajar con varios sistemas operativos distintos al mismo tiempo ejecutando las aplicaciones que estuvieran corriendo en cada uno de ellos. El microprocesador 80386 se acompañaba de un coprocesador matemático, el Intel 80387, que permitía mejorar los rendimientos obtenidos por el 80386 en operaciones de cálculo matemático y en procesos de ingeniería.

    80486: la Integración Total

    El microprocesador 80486 surge a principios de los años noventa convirtiéndose en el microprocesador integrado por excelencia. El 80486 supuso unir por primera vez en una sola cápsula el procesador central de la computadora, su coprocesador matemático, así como la controladora caché que permite una rápida transferencia de datos a la memoria del nuevo sistema informático. IBM comenzó a comercializarlo rápidamente y en la actualidad es uno de los microprocesadores más extendidos en el mercado microinformático. Un punto importante en la evolución de la microinformática es que ha de tenerse en cuenta que en, más o menos, diez años se ha pasado del microprocesador 8088 como base de una microcomputadora al 80486 como microprocesador central de una "microcomputadora". El coprocesador matemático es un microprocesador especializado que permite optimizar el proceso de operaciones matemáticas con números reales. Los microprocesadores anteriores al 80486 sólo podían trabajar con números enteros, debiendo emular el proceso con números reales, lo que aumentaba el tiempo de proceso, o ayudarse de un coprocesador matemático especializado en trabajar con números reales para realizar cálculos matemáticos complejos. El 80486 está compuesto por más de un millón de transistores integrados de tal forma que suple a tres subsistemas existentes en el 80386: o El microprocesador central. o El coprocesador matemático. o El controlador de la memoria caché. La velocidad de proceso también ha sido aumentada en su origen hasta los 25 megaherzios para los microprocesadores más lentos; ha de recordarse que el 80386 tenía una frecuencia de reloj, en sus primeras unidades, de 12 megaherzios. Finalmente, el 80486 incluye una optimización en el juego de instrucciones del microprocesador que permite reducir hasta en un tercio los ciclos de reloj necesarios para ejecutarlas con respecto a las instrucciones del 80386; esto implica que el nuevo procesador triplicaba la potencia de proceso de su predecesor -el 80386- a la misma velocidad de reloj, esto es, una misma aplicación se ejecutará tres veces más rápido en una computadora con un microprocesador 80486 a 33 megaherzios que en otro sistema informático cuyo microprocesador sea un 80386 funcionando a una velocidad de 33 megaherzios.

    El Pentium.

    En el año 1993 el microprocesador más potente, fabricado por Intel, existente en el mercado es el Pentium o, de otra manera, el 80586, del cual se han diseñado muchos modelos y se clasifican en:

    - El Pentium

    - El Pentium II

    - El Pentium III

    El Pentium

    Microprocesadores
    El Pentium integra más de tres millones de transistores gracias a la nueva tecnología de integración de 0,6 micrometros y a la posibilidad de diseño del microprocesador en cuatro capas. Un punto fundamental del Pentium es que se puede integrar en sistemas informáticos multiprocesadores (con más de un procesador operativo). Su velocidad de proceso llega hasta los 200 megaherzios frente a los 66 megaherzios del 80486 (si bien esta frecuencia se ha ampliado en los nuevos microprocesadores 80486 DX4 hasta los 100 megaherzios). Estas características técnicas le llevan a poder realizar alrededor de cien millones de instrucciones por segundo.

    El PentiumII

    Microprocesadores
    El Pentium II es un microprocesador que incluye la tecnología MMX ó Multimedia eXtensions, la misma que es un conjunto de instrucciones especiales para el manejo de la multimedia, y está construido con 7.5 millones de transistores aproximadamente. Su principal característica es la alta velocidad de reloj. Otra ventaja es la inclusión de 512 KB de memoria Caché dentro del mismo encapsulado, con lo cual su rendimiento aumentó sustancialmente.

    El Pentium !!!

    Microprocesadores
    Intel ha dado al Pentium III un total de 70 nuevas instrucciones para el procesador diseñadas especialmente para acelerar los juegos, plug-ins de internet, gráficas y aplicaciones de reconocimiento de instrucciones vocales. A Pesar de su nombre , el Pentium III no representa un avance generacional como lo fueron en su época el Pentium y el Pentium II. Esos chips introdujeron cambios fundamentales en las tecnologías de procesamiento como son: Caché y bus de sistema. El Pentium III es básicamente un Pentium II, con el mismo caché secundario fuera del chip de 512 KB y bus de sistema de 100 Mhz. Dicho esto, las nuevas 70 instrucciones que Intel llama extensiones Streaming SIMMD son las que diferencian al Pentium III de sus predecesores. Las instrucciones se dirigen a los trabajos de intensa carga para el CPU: Filtrado de imágenes, cálculos geométricos en 3D y análisis de la forma de onda. Este cambio es parecido a la adición de instrucciones MMX a los procesadores Pentium hace pocos años, y así como las nuevas aplicaciones tuvieron que ser escritas para aprovechar las instrucciones MMX, las aplicaciones deben revisarse o actualizarse para utilizar las nuevas extensiones SIMMD.

    Pentium 4

    Microprocesadores
    La última apuesta de Intel, que representa todo un cambio de arquitectura; pese a su nombre, internamente poco o nada tiene que ver con otros miembros de la familia Pentium.

    Se trata de un micro peculiar: su diseño permite alcanzar mayores velocidades de reloj (más MHz... y GHz), pero proporcionando mucha menos potencia por cada MHz que los micros anteriores; es decir, que un Pentium 4 a 1,3 GHz puede ser MUCHO más lento que un Pentium III a "sólo" 1 GHz. Para ser competitivo, el Pentium 4 debe funcionar a 1,7 GHz o más.

    Por otro lado, incluye mejoras importantes: bus de 400 MHz (100 MHz físicos cuádruplemente aprovechados) y nuevas instrucciones para cálculos matemáticos, las SSE2. Éstas son muy necesarias para el Pentium 4, ya que su unidad de coma flotante es MUCHÍSIMO más lenta que la del Athlon; si el software está específicamente preparado (optimizado) para las SSE2, el Pentium 4 puede ser muy rápido, pero si no... y el caso es que, por ahora, hay muy pocas aplicaciones optimizadas.

    • Bibliografía

    Internet:

    http://www.geocities.com/SiliconValley/Haven/9419/1.html

    http://www.comsoft.co.nz/index.htm#products

    http://www.geocities.com/SiliconValley/Haven/9419/index.html

    http://www.compaq.com/athome/presariohelp/sp/storage/index.html#about

    http://www.unicordoba.edu.co/crismatt/informatica/

    http://www.galiciacity.com/servicios/hardware/hddfaq.htm

    Libros:

    Computación 2001 de La Nación

    Autodidáctica Océano Color Enciclopedia 1998

    Diccionario Enciclopédico Básico Océano 1994

    Enciclopedia Salbat 1998

    Océano Color Enciclopedia 2000

    Enciclopedia Estrada 1997

    Enciclopedia Color AZ 1992

    Encarta 2000 Enciclopedia Microsoft

    Enciclopedia Clarín Visor 1999

    Enciclopedia Larousse Color 1994

    Diccionario Enciclopédico Océano Uno Color 1998

    Tecnología 8 Estrada 1996

    Enciclopedia Multimedia Salvat 1999

    Diccionario Enciclopédico Básico 1995

    Otras Fuentes de Internet

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